DE2231270A1 - Mehrzelliger akkumulator mit durch die zellentrennwaende gefuehrten zellenverbindern - Google Patents

Description

Reg.-Mr. CHL 71 Ö233 Kelkheim, den 22.6.1972

6P-Ksr/Mar .

LORIVAL LIMITED
Little Lever, Near Bolton, Lancashire, Großbritannien

Mehrzelliger Akkumulator mit .durch die Zellentrennwände geführten Zellenverbindern

Gegenstand der Erfindung ist ein mehrzelliger Akkumulator mit durch die Zellentrennwände geführten Zellenverbindern, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Akkumulators.

Zur Herstellung von Akkumulatoren mit durch die Zellentrennwände geführten Zellenverbindungen ist eine große Anzahl verschiedener Verfahren bekannt geworden. Beispielsweise werden Öffnungen in die Zellentrennwände gestanzt und die Polbrücken benachbarter Plattenblöcke werden durch die Öffnungen hindurch mittels Widerstandsschweißung verbunden. Um ausreichende Dichtigkeit der Verbindung trotz der dünnen Zellentrennwände zu gewährleisten, müß ein hoher fertigungstechnischer Aufwand getrieben werden. Da die derart hergestellten Zellenverbinder nicht durch die Mitte der Zellentrennwände geführt werden, sondern exentrisch angeordnet sind, entsteht durch die Plattenblöcke eine Hebelwirkung, v/elche insbesondere bei Starterbatterien, welche Erschütterungen ausgesetzt sind, zu Undichtigkeiten der Zellenverbindung im durch die Zellentrennwand geführten Bereich führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zellenverbindung zu schaffen, die mit geringerem fabrikatorischen Aufwand gefertigt werden kann und die insbesondere auch die erforderliche Dichtigkeit über lange Zeiträume beibehält.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die

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Zellenverbinder aus einem leitfähigen Einsatzstück gebildet sind, welches in die Zellentrennwand eingeformt ist, von dieser vollständig umgeben ist und welches durch Schweißen mit den Polbrücken benachbarter Zellen verbunden ist.

Die ineinandergreifenden Ränder des Einsatzstückes und der Zeilentrennwand besitzen vorzugsweise Erhebungen bzw. Vertiefungen, um eine feste Arretierung zu schaffen. Beispielsweise kann eine Mut/Feder-Verbindung vorgesehen werden in Form einer doppelten Abschrägung oder es können Laschen oder Zapfen mit rechteckigem Querschnitt vorgesehen werden. Die Zapfen bzw. Ausnehmungen können jeweils am Einsatzstück angeordnet sein.

Die Erfindung ist besonders gut anwendbar bei Blockkasten, die aus synthetischem Material im Spritzgußverfahren hergestellt werden. Einige dieser Materialien, besonders Polypropylen, neigen nach dem Spritzen zur Schrumpfung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine solche Schrumpfung vorausgesetzt, um eine hervorragende Dichtung zwischen dem Einsatzstück und der Öffnung in der Zellentrennwand zu erhalten. Die Einsatzstück^ werden in die Zellentrennwände schon vor dem Einsetzen der Platten und Separatoren eingearbeitet.

Das Verschweißen der Polbrücken kann mit dem Y/eichwerden des gesamten Einsatzes und genügend starkem Druck verbunden werden, um eine Ausdehnung des Einsatzes in der Öffnung zu erzielen, aber zweckmäßigerwelse erweicht beim Schweißvorgang der Einsatz nur örtlich und die gewünschte Abdichtung wird nur dadurch erreicht, daß das Material der Zellentrennwand nach dem Spritzgußverfahren schrumpft.

Das Einsatzstück kann auf verschiedene Art in der Zellentrermwand angebracht werden. Beispielsweise ist er, zweckmäßig, das Einsatzstück im Endbereich von Verstärkungrippen auf beiden Seiten der Zellentrennwand anzuordnen. Diese Rippen werden durch Ausnehmungen auf entgegengesetzten Seiten der zur Herstel-

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lung des Blockkastens verwendeten Formstempel gebildet und die Einsatzstücke v/erden vor dem Ausspritzen der Form· ' . in diesen Schlitzen bzw. Ausnehmungen angeordnet.

Wenn der Blockkasten auf einer Seite liegend gespritzt wird, wie dies üblich ist, und die Zellentrennwände in einer senkrechten Ebene dazu liegen, erstrecken sich die Ausnehmungen in horizontaler Richtung bzw. in der Richtung, in der die Spritzformen entformt werden, so daß das Einsatzstück seine Stellung beibehält. Das Einsatzstück sollte am Boden der Ausnehmungen eng anliegen und seine Oberfläche sollte leicht hohl bzw. konkav sein, damit es bei einem zu festen Sitz am Boden der Ausnehmung leicht nachgibt.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 9 näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen mehrzelligen Akkumulator mit Zellenverbindungen gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt in Vergrößerung eine erfindungsgemäße Zellenverbindung.

Figur 3 zeigt schematisch und perspektivisch einen Teil der zur Herstellung des Blockkastens verwendeten Formstempel.

Figur 4 zeigt die gleichen Formstempel gesehen aus Richtung des Pfeils 4 in Figur 3.

Die Figuren 5, 6, 7, 8 und 9 zeigen Querschnitte durch verschiedene mögliche Einsatzstücke.

In den Figuren ist die Erfindung am Beispiel eines mehrzelligen Bleiakkumulator dargestellt, welcher einen im Spritzgußverfahren hergestellten Polypropylen-Blockkasten 10 besitzt. Der Plockkasten 10 besitzt äußere Wände 11, einen Boden 12, Zellantrenn-

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wände 15 und einen Deckel 16. Jede Zelle enthält positive und negative Platten 17 und die Platten einer Polarität in einer Zelle sind mit den Platten der anderen Polarität in der benachbarten Zelle durch den Zellenverbinder 20 verbunden.

Jede Zellentrennwand, die beispielsweise eine Dicke von ca. 2 mm (0,08 inch) besitzt, enthält einen metallischen Einsatz 25ι der bei der Herstellung des Blockkastens eingearbeitet wurde. Das Einsatzstück ist eine Scheibe aus Blei oder einer Bleilegierung.

Die Zellentrennvmnde besitzen eine senkrecht verlaufende Verstärkung srippe 26 auf jeder Seite, die am Boden beginnend bis zur Ansatzstelle des Einsatzstückes verläuft. Die Dicke der Rippe ist so gewählt, daß die Gesamtdicke bis 3,1 mm (o,125 inch) beträgt, die Breite beträgt ca. 19 mm (0,750 inch). Das Einsatzstück hat eine Dicke von ca. 3,1 mm (0,125 inch) und einen Durchmesser von ca. 19 mm (0,750 inch), so daß seine Flächen mit der Oberfläche der Rippe bündig abschließen.

Der Umfang des Einsatzstückes besitzt vorzugsweise Zapfen oder Vertiefungen wie in den Figuren 6 bis 9. Gemäß Figur 5 besitzt das Einsatzstück eine V-förmige Vertiefung 24, gemäß den Figuren 6 und 8 eine rechteckige Vertiefung 27 und gemäß den Figuren 7 und 9 eine Lasche, welche jeweils in korrespondierende Erhebungen bzw, Vertiefungen der Zellentrennwände eingreifen.

Die Flächen 29 der Einsatzstücke können eben sein oder leicht gewölbt bzw. konkav sein, wie die Flächen 30 in den Figuren 8 und 9.

Die Platten einer Polarität jeder Zelle sind durch Polbrücken

35 beliebiger Form verbunden, welche nach oben weisende Ansätze

36 besitzen. Die Ansätze 36 besitzen parallele Flächen und eine Breite von ca. 25 mm (1 inch) und ein halbkreisförmiges oberes Ende und überdecken den Kunststoff der Zellentrennwand,

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der das Einsatzstück umgibt; sie besitzen weiterhin eine Ausnehmung auf ihrer Oberfläche, die die Rippen 26 aufnimmt. Die miteinander zu verbindenden Ansätze werden auf entgegengesetzte Seiten des Einsatzstückes zwischen Schweißklauen 37 gepreßt, und durch Widerstandserwärmung verschmolzen. Dabei wird ein Druck ausgeübt, der ausreicht, um eine örtliche Vorschmelzung des Metalls zu erreichen, damit eine gute Schweißverbindung hergestellt wird und damit die Oberflächen der Ansätze 36 in engen Kontakt mit der Zellentrennwand im die Einsatzstücke umgebenden Bereich kommen.

Dauer und Größe des Schweißstromes werden so gesteuert, daß das Einsatzstück nur zeitweise erhitzt wird, so daß keine Verspannung der äußeren Teile des Einsatzstückes auftritt und das Material der Zellentrennwand nicht beschädigt oder erweicht wird, so daß seine Festigkeit und die Dichtung beeinträchtigt wird. Beispielsweise ist eine Stromstärke von 3000 A während einer Dauer von 1 see« ausreichend.

Die Oberfläche der Ansätze 36, die am Einsatzstück anliegt, kann eine innere Erhebung 38 besitzen, die von einer ringförmigen Ausnehmung 39 umgeben ist, wobei das hervorstehende Volumen der Erhebung gleich dem Volumen der Ausnehmung ist, so daß Metall von der Erhebung wegfließen und während des Schweißvorganges die Ausnehmung füllen kann. Dadurch wird der Schv/eißstrom, zumindest am Anfang, auf den Mittelteil des Einsatzstückes konzentriert.

Die Rippen 26 der Zellentrennwand .erfüllen zwei Aufgaben. Einmal tragen sie dazu .bei, die verhältnismäßig dünne Trennwand aus Kunststoff zu verstärken, zum anderen erleichtern sie die Einarbeitung der Eincatzstücke 25, Das Herstellen der Blockkästen erfolgt durch Einspritzen von Kunststoff in eine Form, welche ein Gesenk und einen Stempel besitzt, welcher zusammengestellt ist aus einer Anzahl von Formstempeln 50, einen für jede Zelle, weiche schema bisch in den Figuren 3 und 4 dargestellt sind.

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Benachbarte Formstempel 50 sind getrennt durch den engen Zwischenraum 51» welcher die Zellentrennwand bildet. Entgegengesetzte. Seiten der Formstempel besitzen Ausnehmungen 52, deren Breite dem Durchmesser des Einsatzstückes entspricht. Jede Ausnehmung erstreckt sich vom Ende der Platte, welches dem Zellenboden entspricht, bis zu dem Punkt, an dem das Einsatzstück eingearbeitet wird.

Bevor die Form geschlossen wird, wird jeweils ein Einsatzstück zwischen die gegenüberliegenden Ausnehmungen 52 eingebracht, die den Spalt 51 überdecken. Die Enden der Ausnehmungen 52 sind halbkreisförmig, so daß das Einsatzstück eng anliegt und beim Spritzverfahren bilden sich aus den Ausnehmungen die verstärkenden Rippen, die sich vom Boden der Zelle aus erstrecken und die untere Hälfte des Einsatzstückes umgeben. Um die Einsatzstücke in die Ausnehmungen einzuführen, kann es zweckmäßig sein, eine besondere Vorrichtung oder Kassette zu verwenden und da die Form in horizontaler Richtung getrennt wird, erstrecken sich die Ausnehmungen 52 ebenfalls in horizontaler Richtung und die Einsatzstücke behalten ihre Stellung bei.

Die Oberflächen der Einsatzstücke sollten iiiLt dem Boden der Ausnehmungen eine flüssigkeitsdichte Abdichtung bilden, damit der Zutritt von Kunststoff auf die Oberflächen verhindert wird, welcher die Verschweißung behindern könnte. Die Dicke der Einsatzstücke v/ird daher so gewählt, daß sie gleich dem Abstand zwischen den Böden zweier entgegengesetzter Ausnehmungen ist. Wenn gewünscht, kann das Einsatzstück in einem Preßsitz in der Ausnehmung sitzen. In diesem Falle besitzen die Oberflächen zweckmäßigerweise eine konkave Form, wie in den Figuren 8 und 9 dargestellt, so daß nur eine geringe Umfangsfläche in Kontakt kommt, die leicht nachgibt, so daß ein guter Sitz erreicht wird, ohne daß zu viel Kraft zum Einsetzen und Herausziehen aus der Form benötigt wird.

In Ginor abgeänderten Ausführungsform, die nicht dargestellt ist,

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wird die Zellentrennwand ohne die Verstarkungsrippe ausgebildet. Es ist weiterhin möglich, die Verstärkungsrippe breiter zu machen als der Durchmesser des Einsatzstückes und die Verstärkungsrippe erstreckt.sich dann um das Einsatzstück herum. In beijden Fällen kann das Einsatzstück in einem Preßsitz in die Form eingebracht werden. Vfeiterhin kann in diesen Ausführungsformen der Ansatz der Polbrücken mit einer ringförmig verlaufenden Rippe versehen werden, welche einen konzentrierten Preßdruck auf die Oberfläche des Kunststoffs ausübt, der das Einsatzstück umgibt oder durch die das Material leicht eingedrückt wird, so daß sich eine zusätzliche Dichtung ergibt,

- Patentansprüche -

Claims (10)

Patentansprüche

1. Mehrzelliger Akkumulator mit durch die Zellentrennwände geführten Zellenverbindern, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenverbinder aus einem leitfähigen Einsatzstück (25) gebildet sind, welches in die Zellentrennwand (15) eingeformt ist, von dieser vollständig umgeben ist und welches durch Schweißen mit den Polbrücken (35) benachbarter Zellen verbunden ist.

2. Mehrzelliger Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Ränder von Einsatzstück (25) und Zeilentrennwand (15) mit Erhebungen und/oder Vertiefungen versehen sind.

3. Mehrzelliger Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einsatzstück (25) und Zellentrennwand (15) durch eine Nut/Feder-Verbindung in Form einer V-förmigen

■ Ausnehmung (24) verbunden sind.

4. Mehrzelliger Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Ränder mit einer Nut/Feder-Verbindung in Form von Zungen oder Zapfen (27, 28) von rechteckigem Querschnitt verbunden sind.

5. Mehrzelliger Akkumulator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockkasten (11) aus Kunststoff besteht.

6. Mehrzelliger Akkumulator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstücke (25) an den Enden von Verstärkungsrippen (26) ange-

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ordnet sind, welche auf entgegengesetzten Seiten der Zellentrennwand (15) gebildet sind.

7. Mehrzelliger Akkumulator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen (30) der Einsatzstücke (25) leicht konkav sind.

8. Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockkasten (11) im Spritzgußverfahren aus Kunststoff hergestellt wird und daß beim Spritzgießen die leitfähigen Einsatzstücke (25) in die Zellentrennwände (15) eingearbeitet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Blockkastens plattenförmige Stempel (50) verwendet werden, deren Abstände der Dicke der Zellentrennwände (15) entsprechen und daß in die Stempel (50) Ausnehmungen (52) eingearbeitet sind, welche die Verstärkungsrippen (26) bilden und daß in diese Ausnehmungen vor dem Sprit-r zen des Blockkastens die Einsatzstücke (25) eingesetzt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzgießform so angeordnet ist, daß die Zellentrennwände (15) in einer senkrechten Ebene liegen und daß die Ausnehmungen (52) sich horizontal in der Richtung des Kerausziehens der Stempel (50) erstrecken.

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